数控系统发展趋势

张志浩 张旭 陈志强

摘 要：從目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展。

关键词：数控系统;发展趋势;高精尖

一、性能发展方面

1.1高精高速高效化速度

效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，大力发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床，

1.2多轴化

多轴联动加工，零件在一 台数控机床上装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、能转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。采用5轴联动对三维曲面零件加工，可使用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表面粗糙度值低，而且效率也大幅度提高。一般，1台5轴联动机床的效率等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工比3轴联动加工能发挥更高的效益。

1.3软硬件开放化

用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。

1.4实时智能化

在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。

二、功能发展方面

2.1图形化界面功能和水平进一步提高

高档数控系统发展对图形化界面的功能和水平要求进一步提高，用户希望看到更丰富、更形象、更直观的界面，以此减少用户编程难度，提高编程和加工效率。图形化界面包括两个方面的内容，一是界面控件的图形化。二是界面内容，主 要指加工过程的三维实时仿真。界面控件的图形化方面，FiYang、光洋及其它采用WINDOWS平台的系统都采用了图形化控件。华中数控210C、HNC32数控系统都具备图形化控件。

2.2高性能的内置PLC

数控系统内装高性能的PLC，可直接用梯形图或高级语言编程，可在线调试和在线编辑修改，建立自己的应用程序。

2.3智能化、开放式新代数控系统

（1）加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数（主轴转速、进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低加I表面粗糙度并提高设备运行的安全性。

（2）加工参数的智能优化与选择：将工艺专家或技师的经验、零件加工的般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数。的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的。

（3）智能故障自诊断与自修复技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法实现故障的快速准确定位。

（4）智能故障回放和故障仿真技术：能够完整记录系统的各种信息，对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真，用以确定错误引起的原因，找出解决问题的办法，积累生产经验。

（5）智能化交流伺服驱动装置：能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最佳运行。

三、机床数控系统向高可靠性方向发展

随着数控机床网络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了人量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大：工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式岸找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7～10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为0000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。

四、机床数控系统向绿色化方向发展

随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。

参考文献

[1]中国机床工具工业协会数控系统分会，从CCMT2008看数控系统发展趋势及国内发展水平、机械研究与应用，2006年第19卷第，期

[2]邹兆东，贺艳.数控系统发展趋势，机械研究与应用，2006年第19卷第1期

[3]徐伟，刘朝明.数控系统发展趋势的研究，制造业 自动化。2009年第9期